商用車汽油機(jī)EGR閥故障診斷與排除策略研究

俞冠珉

（蘇州恩都法汽車系統(tǒng)有限公司寧波分公司，寧波 315000）

汽油機(jī)的閥門系統(tǒng)可以減少氮氧化物的排放，提高汽車的環(huán)保性。該系統(tǒng)對周圍工作條件要求較嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)故障，會對汽油發(fā)動機(jī)的動力和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重大影響。近年來，我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，在閥門系統(tǒng)中利用閉環(huán)電子技術(shù)可達(dá)到有效控制閥門系統(tǒng)的目的。但是，在汽油機(jī)閥門系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中會出現(xiàn)故障問題。分析和整理發(fā)動機(jī)閥門系統(tǒng)故障，提出故障排除策略，可進(jìn)一步延長商用汽車的使用壽命[1]。

1 EGR閥系統(tǒng)的概述和效用

1.1 EGR閥系統(tǒng)概述

廢氣再循環(huán)（Exhaust Gas Recirculation，EGR） 閥是安裝在汽油機(jī)上用來控制反饋至進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣再循環(huán)量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。廢氣閥可以適當(dāng)降低油耗，提高發(fā)動機(jī)效率，降低排氣溫度，減少一氧化氮化合物和一氧化碳的生成。EGR閥是整個(gè)EGR閥系統(tǒng)中至關(guān)重要的部件，主要控制方式分為機(jī)械控制方式和電動控制方式。當(dāng)前發(fā)動機(jī)EGR閥控制系統(tǒng)主要采用開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方法。商用車EGR閥系統(tǒng)中，閉環(huán)控制的應(yīng)用范圍較廣，這里采用閉環(huán)控制類型進(jìn)行論述。商用車實(shí)際檢測到日加信號后，系統(tǒng)接收反饋信號。當(dāng)EGR閥接到反饋信號后，如果符合EGR閥門的開啟條件，它就會進(jìn)入工作狀態(tài)，否則一直按系統(tǒng)的開機(jī)條件保持原狀。EGR閥位置安裝有傳感器，用于接收反饋信號。當(dāng)電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）收到反饋信號后，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際情況和傳感器位置傳來的信號調(diào)整EGR閥門的空間占比，確保EGR閥能夠保持最好的工作狀態(tài)，進(jìn)一步控制EGR閥的廢氣量。大多數(shù)商用車中搭載的系統(tǒng)發(fā)動機(jī)都是直接存儲器訪問（Direct Memory Access，DMA）系列發(fā)動機(jī)。這一系列發(fā)動機(jī)中，EGR閥的控制方式是常用的閉環(huán)控制。不僅在EGR閥門上布置有閥門開度傳感器，而且當(dāng)EGR閥系統(tǒng)投入工作時(shí)，EGR閥的開度傳感器會根據(jù)當(dāng)前的位置信號反饋給ECU，從而聯(lián)系車的整體控制單元。待收到電磁脈沖信號后，可以調(diào)整EGR閥門的開度大小，確保商用車廢氣量保持在可控范圍[2-3]。

1.2 EGR閥門系統(tǒng)效用

EGR閥系統(tǒng)可以減少商用車廢氣中氮元素的含量。汽車廢氣會污染周圍空氣，發(fā)動機(jī)在加速或者較高負(fù)荷時(shí)，燃燒室內(nèi)的溫度會升高，導(dǎo)致氮原子和氧原子發(fā)生反應(yīng)生成氮氧化物。燃燒室的時(shí)間與溫度成正比。燃燒時(shí)間越長，溫度越高，氮氧化物的含量就越多。廢氣排放到空氣中，會造成空氣污染。若想減少廢氣中氮元素的含量，需要降低燃燒室內(nèi)的溫度。EGR閥系統(tǒng)可以利用進(jìn)氣管循環(huán)廢氣降低廢氣中的二氧化碳和水蒸氣，降低燃油比例，減少氮氧化物的生成，進(jìn)一步控制廢氣中氮元素的含量，降低廢氣對周圍環(huán)境的污染。汽車尾氣作為影響空氣質(zhì)量的重要因素，已經(jīng)被國家政府部門重點(diǎn)關(guān)注。有效應(yīng)用EGR閥系統(tǒng)，可以降低汽車尾氣對空氣的污染。近年來，我國汽車數(shù)量驟然增加，給空氣質(zhì)量控制帶來了很大挑戰(zhàn)。有效應(yīng)用EGR閥系統(tǒng)可以減少汽車尾氣的排放，降低尾氣中氮元素的含量和汽車尾氣對環(huán)境造成的污染，符合國家可持續(xù)發(fā)展政策和能源持續(xù)利用政策[4-5]。

1.3 EGR閥工作原理

EGR閥門是EGR閥控制系統(tǒng)的重要組成部分（見圖1），可以有效控制進(jìn)入汽車排氣缸中的廢氣含量。當(dāng)EGR閥開啟時(shí)，排氣管中的廢氣會通過與EGR閥連接的管道進(jìn)入總進(jìn)氣管。發(fā)動機(jī)的類型、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度、排氣溫度以及轉(zhuǎn)速傳感器等元素，都會影響EGR閥門的開合程度。所以，在EGR閥工作過程中，要根據(jù)發(fā)動機(jī)的參數(shù)類型調(diào)整EGR閥的開合程度，確保EGR閥能夠發(fā)揮自身的真正效用。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)水平有了很大提高，汽車總量驟然增加，但是汽車尾氣對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重。如何控制汽車尾氣對環(huán)境的污染，是當(dāng)前環(huán)保部門和汽車行業(yè)面臨的主要問題。通過EGR閥系統(tǒng)的有效應(yīng)用可以降低汽車尾氣中污染物的排放量，進(jìn)一步降低汽車尾氣，減少對空氣和周圍環(huán)境的污染。但是，在此過程中EGR閥可能會發(fā)生故障。針對EGR閥的工作原理和工作效用，相關(guān)負(fù)責(zé)人員必須有明確的認(rèn)識，確保EGR閥發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)排除，并明確EGR閥出現(xiàn)故障的原因[6-7]。

圖1 EGR閥

1.4 常見的EGR閥故障

汽車發(fā)動機(jī)中，控制電磁閥常見的故障主要分為非正常開啟、一直開啟和未開啟3種情況，如表1所示。EGR閥和控制電磁閥故障情況基本相同。汽油發(fā)動機(jī)EGR閥中主要的常見故障是EGR閥某位置忽然出現(xiàn)非正常開啟，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)急速抖動和漏氣的問題。針對這種情況診斷故障，找出EGR閥失控的原因，進(jìn)一步修復(fù)控制系統(tǒng)，且及時(shí)調(diào)整EGR閥控制系統(tǒng)中控制類型和控制系統(tǒng)組成的參數(shù)，降低故障對發(fā)動機(jī)的影響[8-9]。

2 閥門漏氣故障案例診斷與檢測方法

2.1 故障案例現(xiàn)象

以某商用教學(xué)車為例，在該車上裝載B12發(fā)動機(jī)，車啟動后經(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)輕微抖動的情況，但可以保持加速。第一，檢查時(shí)并沒有出現(xiàn)缺缸情況，常規(guī)檢查發(fā)動機(jī)時(shí)傳感器和連接器處于正常狀況，發(fā)動機(jī)并無明顯漏氣現(xiàn)象。第二，檢查發(fā)動機(jī)的參考標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和傳感器數(shù)據(jù)流可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)減速時(shí)進(jìn)氣管壓力偏高，懷疑發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管漏氣。第三，檢查碳罐系統(tǒng)和動力閥系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)管路并沒有明確損傷，動作測試正常，啟動發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)也維持正常。檢查EGR閥系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，EGR閥門與進(jìn)氣總管分析通道連接處較熱，但并未出現(xiàn)燙手的情況。通過讀取EGR閥門相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，廢氣循環(huán)指令為41%，廢氣外循環(huán)電壓為1.46 V。該商用汽車標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下配置B12發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)，電壓處于關(guān)閉狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)值為0.88～0.90 V。阿爾法傳感器的主要特點(diǎn)是它的電壓會隨著EGR閥的開度而變化，變化范圍控制在0.70～4.00 V。1.46 V的電壓說明EGR閥已經(jīng)處于開啟狀態(tài)。通過評價(jià)EGR閥初始狀態(tài)開度發(fā)現(xiàn)，EGR閥有可能出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，或者EGR閥位置的傳感器出現(xiàn)故障。檢查EGR閥位置傳感器，拆下傳感器一閥至二閥的閥體，發(fā)現(xiàn)閥體間出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，并觀察發(fā)現(xiàn)管道氣道較黑，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。使用專門的清洗劑清洗后，檢測無漏氣現(xiàn)象。重新連接傳感器，并打開點(diǎn)火開關(guān)，檢測肺心內(nèi)循環(huán)法的電壓為0.76 V，說明此時(shí)系統(tǒng)正常。打開發(fā)動機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，EGR閥進(jìn)氣管連接處的廢氣通道沒有出現(xiàn)發(fā)熱燙手等情況，通過讀取故障代碼發(fā)現(xiàn)故障已經(jīng)排除。

2.2 發(fā)動機(jī)怠速抖動診斷流程

發(fā)動機(jī)怠速抖動診斷可分為5個(gè)步驟。由于發(fā)動機(jī)的配置和類型不同，診斷過程會存在一定的不同。但是，從整體上看，這5個(gè)步驟程序可以滿足商用汽車發(fā)動機(jī)怠速抖動診斷的需求。針對這一問題，維護(hù)人員需要提高重視程度，嚴(yán)格按照診斷程序執(zhí)行操作。

第1步，缺缸檢查。它需要檢查發(fā)動機(jī)某缸處于不工作狀態(tài)或者工作不良狀態(tài)。如果存在缺缸問題，需要檢查與這一缸相關(guān)的點(diǎn)火系統(tǒng)和油路系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)。一般情況下，若出現(xiàn)缺缸情況，則這兩部分系統(tǒng)都會出現(xiàn)問題。所以，在故障診斷和排除過程中，需要檢查點(diǎn)火系統(tǒng)和油路系統(tǒng)，以確保兩個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

第2步，發(fā)動機(jī)漏氣檢查。檢查發(fā)動機(jī)漏氣時(shí)，先要檢查與發(fā)動機(jī)相連的各個(gè)進(jìn)氣管是否存在漏氣現(xiàn)象，以及發(fā)動機(jī)部分的傳感器安裝是否正常。若進(jìn)氣管出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)漏氣，需要對進(jìn)氣管周圍各種進(jìn)氣支管進(jìn)行細(xì)致檢查。若傳感器連接不正確或者傳感器安裝線路錯(cuò)誤，也會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)漏氣情況的發(fā)生。無論是哪種狀況都會影響發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行，所以維修人員必須高度重視，加強(qiáng)對發(fā)動機(jī)漏氣部分的檢查，確保各個(gè)進(jìn)氣管保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

第3步，讀取故障代碼和數(shù)據(jù)流。檢測過程中可以讀取故障代碼，需先讀取與故障代碼相關(guān)的數(shù)據(jù)流和故障代碼，其中數(shù)據(jù)流作為基礎(chǔ)進(jìn)行診斷可以排除故障。如果沒有故障代碼，則需要讀取與怠速抖動相關(guān)傳感器和執(zhí)行器所反饋的數(shù)據(jù)，結(jié)合怠速抖動的實(shí)際情況判定故障情況。在檢修過程中，檢修人員必須加強(qiáng)對故障代碼和數(shù)據(jù)流的重視。有效的故障代碼和數(shù)據(jù)流可以為檢修工作提供較大幫助，幫助技術(shù)人員進(jìn)一步明確故障的實(shí)際情況，不僅可以提高檢修效率，而且可以提高故障檢修速度，節(jié)省大量的人力和物力。

第4步，動作測試。通過動作測試商用汽車執(zhí)行器，明確當(dāng)前發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)和控制線路測試，主要是針對故障排除后進(jìn)行進(jìn)一步的檢測工作，檢查故障排除效果，提高發(fā)動機(jī)的運(yùn)行速度。

第5步，故障排除。先確定系統(tǒng)存在故障的位置和傳感器出現(xiàn)的問題，再根據(jù)系統(tǒng)傳感器原理進(jìn)行分析診斷，明確故障類型，通過更換系統(tǒng)元件或者維修系統(tǒng)元件排除故障。故障排除過程中，維修人員需要明確故障產(chǎn)生的原因，并杜絕其再發(fā)生。

3 結(jié)語

EGR閥控制系統(tǒng)對工作條件有著明確需求，可以降低汽車中氮氧化物的含量，并減少氮氧化物的排放，減少廢氣對環(huán)境的污染。EGR閥在微風(fēng)工作狀態(tài)下有可能出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，影響發(fā)動機(jī)的正常工作。若遇到漏氣故障，需要根據(jù)EGR閥的類型及其工作原理和發(fā)動機(jī)的類型進(jìn)行全面綜合分析，明確故障原因，判斷故障位置，第一時(shí)間排除故障。排除故障時(shí)，可以借助檢測儀等先進(jìn)的檢測工具，檢測EGR閥部分的電路和信號，分析漏氣的原因，檢查與EGR閥相連的氣管是否出現(xiàn)損壞而導(dǎo)致漏氣。未來EGR控制系統(tǒng)的應(yīng)用會越來越廣泛，對汽車排氣具有重要作用，需要高度重視對該部分的故障診斷與排除工作。